CN104379886B - 用于内燃发动机的直接正时系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是简化所有类型内燃发动机的正时系统。该系统省却了现有的常规正时传动。形成本发明主题的这种液压、机械或电气/电子直接正时系统提供了最小的阻力和最少的传输。这些活塞冲程是直接由曲轴借助固定到其上的一个系统给出的，该系统借助一个机械或液压或电子或电气系统将这些冲程传递给这些气缸气门。该系统能够连接到所有类型的间接传动装置上并且具有允许将其适配成适合所有类型的内燃发动机的多种调整系统。

Description

用于内燃发动机的直接正时系统
本发明的主题是通过简化所有类型的内燃发动机的正时系统以在燃油使用方面更加有效的发动机系统。该系统并不需要凸轮轴或梃杆也不需要传动轮或传动链、齿轮、连控轨道正时、中间轴承或皮带正时。这个系统能够实现更轻的发动机、更高的效率。该系统省却了目前存在于内燃发动机中的常规正时传输系统。作为本发明主题的液压直接正时系统(或在下文中所述的其他两种类型)具有最小的阻力并且最少的传输。
这个系统可以被认为是利用曲轴的运动来提供发动机正时的一种信息系统。这归功于多种不同类型的装置，尤其是附接到并且紧固到该曲轴上的、包含在一个壳体内的一种转子装置，通过其运动致动多个柱塞或触发多个电子传感器。根据类型，后者将其正时传递给活塞气门。
与现有的发动机相比较，该系统使得产生改善的性能成为可能：以更少气缸产生更大的加速度以及更低的燃油消耗。产生与现有系统相同功所需要的燃油量被大大降低。
问题以及技术领域：内燃发动机中的正时。
现有的内燃发动机需要相当复杂、昂贵并且笨重的正时系统。例如凸轮轴、梃杆、传动轮、传动链、齿轮、连控轨道正时、中间机械支承、皮带正时。
该直接正时系统相对本领域当前状况的优势。
发动机以更少的启动马达转数来启动。它比现有发动机更快地启动。这能够节省电池电量。考虑到在发动机启动中更低的电能消耗，这使得能够使用更小体积并且更小能量的电池。这些活塞不需要驱动一个凸轮轴，因为该系统中没有凸轮轴，这产生更少的摩擦并且减少了机构的数量：它们更加自由。该发动机比现有系统产生更多动力(马力)。该发动机具有更少传动活动零件。由于更少的传动，正时将会更快。进气、压缩、做功、排气循环更快。这产生在燃油消耗方面的节约。如果该直接正时系统在液压回路中有故障，则这些气门将由气门弹簧自动关闭，从而使得这些气门免于进行相应循环。该系统可以利用三个气缸运行。考虑到管道中的液体损失该故障的位置将会是明显的。修理将不需要发动机反转。
汽缸盖优势。
该系统使得汽缸盖位于一个与现有发动机相比更低的位置。当汽缸盖更低时冷却液可以用一个更高的压力进入，这产生的结果是改善了的冷却。汽缸盖的这种低位置使得更难于使其损坏。该系统允许使用更小的气门和弹簧。这使得在汽缸盖、弹簧以及气门的制造上节省材料。
说明书。
图1：
本说明书和权利要求括号里的序号和参考号引用附图中带圆框的参考号。
该系统的部件。
直接正时部件。
转子(1)。
该转子(1)致动打开和关闭这些气门的机构。该转子由通过四个贯穿螺栓(2A)直接固定到曲轴(2)上的一个机构构成。所述机构是由两个在其末端弯曲的叠置的凸轮(1A，1B)构成的，其中这些活塞的运动是以这些汽缸盖气门(3)的打开为参照来相对于发动机正时(进气、压缩、做功、排气)而被定时的。这两个凸轮(1A，1B)的接触部分由耐磨材料构成。该转子具有一个螺旋式调整引导件(1C)。该转子(1)还作为一个润滑泵起作用，借助其运动将油分配到其与转子柱塞(5)之间的接触区域上。
转子壳体(4)。
这是由一个壳体(4)构成，该壳体本身由两个气密盖板构成：一个前盖板(4A)和一个后盖板(4B)，该转子(1)被容纳在其中。一个套盖(4C)通过四个4F类型的螺钉(4F)附接到该前盖板(4A)上，十六个螺钉(4D)围绕该转子(4)连接这两个气密盖板(4A和4B)。四个螺钉(4E)将该转子壳体(4)保持在发动机气缸体上。两个螺钉(4F)用于补足油和用于填充放油。两个气密封件(4G和4H)分别将该前盖板(4A)和该后盖板(4B)联接到该转子壳体(4)上。一个套盖密封件(4I)将该套盖(4C)联接到该转子壳体(4)上。油密封件(4J)被布置在该气密的后盖板(4B)中。所述壳体(4)包含8个柱塞(5)。这些柱塞，由连接到该曲轴上的转子推动，通过传输管道(7)将运动传递到汽缸盖气门(3)上。该转子壳体(4)填充的油量大约是其容积的15％到25％。该套盖(4C)被用来将该油泵与多个直接传动系统(水泵、交流发电机、空调、动力转向、伺服马达)相附接。
转子柱塞(5)。
一个柱塞包括一个活塞(5A)、一个柱塞(5B)、一个弹簧(5C)、两个垫片(5D)以及在其中封装有两个活塞环(5F)两个腔体(5E)。该柱塞(5B)的活塞的接触部分由耐磨材料构成。
气门柱塞(6)。
这些与该转子柱塞是一样的，唯一的不同是该柱塞(6A)头的形状。该柱塞(6A)的接触部分由耐磨材料构成。
传输管道(7)。
一个传输管道由一个软管(7A)和一个调节垫片(7B)构成。存在八个相同类型的管道，每个管道将一个气门柱塞(6)的阀连接到一个转子柱塞(5)上。这些传输管道是充有油的。
这些管道可以使用三种不同的柱塞系统：
1.液压柱塞：这些管道中只充有油。
2.球柱塞：这些管道充有油和球体(7C)，这些球体具有对应于该管道内径的直径。
3.子弹柱塞：这些管道充有油和子弹状构件(7D)以及球体(7C)，这些球体具有对应于该管道内径的直径。
带材(8)。
该带材制作有内部容纳这些气门柱塞(6)的八个腔室(8A)，这些腔室各自通过两个螺钉(6B)附接到该带材(8)上，该带材包括16个孔(8B)。该带材(8)是通过将其紧固到该汽缸盖上的六个螺钉(8C)来固定的。该带材内部穿孔有具有润滑该气门柱塞(6)的功能的润滑系统(8D)。
液压直接正时系统的调整。
现有发动机通常是按以下顺序调整的，该顺序保留在该液压直接正时系统中：
以活塞顺序为(未在视图中示出)：1，3，4，2。
我们通过按相同的顺序打开这些气门来使用同样的点火次序。
该液压直接正时周期。
这些气门的打开周期是由该转子限定的。该周期与常规的四冲程发动机的周期是一样的。在曲轴的第一个四分之一转动中(0°至90°)该汽缸盖中的两个气门将打开：活塞1的进气气门和活塞3的排气气门。在曲轴的第二个四分之一转动中(90°至180°)该汽缸盖中的两个气门将打开：活塞3的进气气门和活塞4的排气气门。在曲轴的第三个四分之一转动中(180°至270°)该汽缸盖中的两个气门将打开：活塞4的进气气门和活塞2的排气气门。在曲轴的第四个四分之一转动中(270°至360°)该汽缸盖中的两个气门将打开：活塞2的进气气门和活塞1的排气气门。这完成了该周期。
适配。
该直接正时系统被设计成用来联接到常规的间接传动系统上，例如交流发动机、水泵、空调、动力转向、伺服马达和油泵。连接到该直接正时系统上的油泵并未位于该曲轴上。这使得有可能减小该曲轴箱的大小，油泵并不在该曲轴箱上。
电气直接正时系统。
电气转子系统在以下方面不同。
对应于该八个汽缸盖气门的八个电子传感器被安置在该转子壳体内。
在该电气系统中该八个汽缸盖气门是电磁气门。
该八个电子传感器替代了这些转子柱塞。
在这个电气系统中该转子在其接触表面上包括的装置可以在这些装置与传感器相距一个预定距离时被后者探测到。
这些传感器被连接至一个中央单元(该中央单元可以是一个计算机、一个电子系统等等)，该中央单元通过将这些传感器传递过来的信息集中化来确定该转子的位置并且因此实时命令将这些汽缸盖电磁气门打开。这些汽缸盖电磁气门也是连接至该中央单元的。

Claims (10)

1.一种适用于任何内燃发动机的直接正时系统，其特征在于，该直接正时系统借助一个附接到该曲轴上并且与该曲轴紧固的机械系统而直接参照该曲轴的运动给出这些气缸的正时；所述机械系统包括一个转子，该转子容纳在一个转子壳体中并且通过一个电气系统或电子系统或液压系统或机械系统连接到这些气门上；所述转子利用该曲轴的旋转运动来将发动机正时传输给这些气门，所述液压系统或所述机械系统包括配备有调整垫片、转子以及多个气门柱塞的信息和力传输管道，后者固定到一个带材上；该转子具有一个螺旋式调整引导件并且还作为一个油泵起作用；该直接正时系统通过一个套盖被联接到任何常规的间接传动系统中。
2.如权利要求1所述的适用于任何内燃发动机的直接正时系统，该直接正时系统包括一个信息传输系统作为一个子系统，其特征为一个系统利用该曲轴借助直接紧固到并且联接到该曲轴上的一个装置来传递这些气缸的正时；该装置是一个附接到并且固定到该曲轴上的转子，该转子通过一个电气系统或电子系统或液压系统或机械系统连接到这些气门上；该转子利用该曲轴的旋转运动来将发动机正时传输给这些气门：该曲轴的每个四分之一转动将通过该转子、这些传输管道和这些柱塞打开两个气门：一个进气气门和一个排气气门，这通过该转子直接附接于其上的该曲轴的固有运动来协调这些气缸的正时。
3.如权利要求1所述的适用于任何内燃发动机的直接正时系统，该直接正时系统包括一个转子作为一个子系统，其特征在于：该转子(1)致动打开和关闭这些气门的机构，该转子由通过四个贯穿螺栓(2A)直接固定到该曲轴(2)上的一个机构构成，所述机构制作有两个在其末端弯曲的叠置的凸轮(1A，1B)，其中这些活塞的运动是以这些汽缸盖气门(3)的打开为参照相对于该发动机正时来定时的；这两个凸轮(1A，1B)的接触部分由耐磨材料构成；该转子具有一个螺旋式调整引导件(1C)；该转子(1)还作为一个润滑泵起作用，借助其运动将油分配到其与转子柱塞(5)之间的接触区域上；该转子被容纳在一个转子壳体中；该转子壳体容纳这些转子柱塞；该套盖被附接到该转子壳体上。
4.如权利要求1所述的适用于任何内燃发动机的直接正时系统，该直接正时系统包括含有多个传输管道的液压或半液压或半机械信息传输系统作为一个子系统，其特征在于：一个传输管道由一个软管(7A)和一个调节垫片(7B)构成；存在八个相同类型的管道，每个管道将一个气门柱塞(6)的阀与一个转子柱塞(5)相连；根据其类型，这些传输管道填充有油、球体、子弹状构件。
5.如权利要求1所述的适用于任何内燃发动机的直接正时系统，该直接正时系统包括柱塞和信息传输系统作为一个子系统，其特征为与使用多种不同的柱塞系统相适配的柔性或刚性管道：液压柱塞：这些管道中只充有油；球柱塞：这些管道充有油和球体(7C)，这些球体具有对应于该管道内径的直径；子弹柱塞：这些管道充有油和子弹状构件(7D)和球体(7C)，这些球体具有对应于该管道内径的直径；该柱塞系统具有两个作用：它能借助填充这些管道的物体的运动来在两个相反的方向上传输信息并且进而传递一个力；在所述直接正时系统中来自该转子的信息被传输给这些气缸并且该力事实上通过这些气门柱塞、推动/力来打开这些汽缸盖气门以进行信息传输。
6.如权利要求1所述的适用于任何内燃发动机的直接正时系统，该直接正时系统包括转子和气门柱塞作为一个子系统，其特征在于：这些转子柱塞(5)包括一个活塞(5A)、一个柱塞(5B)、一个弹簧(5C)、两个垫片(5D)以及在其中容纳有两个活塞环(5F)的两个腔体(5E)，该柱塞(5B)的活塞的接触部分是由耐磨材料制成，由该转子的运动推动的这些柱塞在该机械或液压信息传输系统中，即这些传输管道中传递推动；这些气门柱塞(6)与这些转子柱塞是一样的，唯一的不同是该柱塞(6A)头部的形状；该柱塞(6A)的接触部分由耐磨材料制成；这些气门柱塞产生这些气门的打开和关闭运动以产生发动机正时。
7.如权利要求1所述的适用于任何内燃发动机的直接正时系统，该直接正时系统包括电气或电子直接正时系统作为一个子系统，其特征为，在该转子的水平上使用多个传感器来于将该转子的位置指示给一个中央单元，该中央单元将确定这些汽缸盖气门的打开和关闭，在电气或电子系统中这些汽缸盖气门是电磁气门；电气转子系统，包括该转子壳体内的与该八个汽缸盖气门相对应的八个电子传感器；在该电气或电子系统中这八个汽缸盖气门是电磁气门；这八个电子传感器替代这些转子柱塞；在所述电气系统中该转子在其接触表面上包括的装置在这些装置与这些传感器相距一个预定距离时能够被这些传感器探测到；这些传感器被连接至一个中央单元，该中央单元通过将这些传感器传递过来的信息集中化来确定该转子的位置并且因此实时命令将这些汽缸盖电磁气门打开，这些汽缸盖电磁气门也被连接至该中央单元。
8.如权利要求7所述的适用于任何内燃发动机的直接正时系统，其中该中央单元是一个计算机或一个电子系统。
9.如权利要求1所述的适用于任何内燃发动机的直接正时系统，该直接正时系统包括调整/调制系统作为一个子系统，其特征为一个用来调整这些传输管道长度的带材。
10.一种内燃发动机，其包括如权利要求1至9中任一项所述的直接正时系统。
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